摘要:化学原理实验课是大类招生通识教育背景下针对理工科基础班开设的一门实验课,通过一年的教学实践,我们精心安排了实验项目,建立了教学方法、手段,并得到了仍需努力改进的地方。
关键词:化学原理实验;通识教育;教学模式;创新能力
化学原理实验是包含在《化学原理》这门课程中的实验部分,是理工大类基础班一年级新生的学科基础课,该课程的教学目的是通过实验操作让学生更加深入地理解化学原理的基本知识,掌握化学实验的基础知识与基本技能,同时了解化学实验的应用,培养学生动手和创新能力,进而激发学生探索化学和相关学科(如生命科学、材料科学、环境科学等)科学问题的兴趣。在目前大类招生通识教育改革课时压缩的大背景下,怎样结合专业特点整合化学原理实验教学内容体系,改进教学方法和模式,调动学生学习兴趣和积极性,满足大一新生对深奥的化学原理的大跨度迈进的教学需求,使学生在有限的时间内对化学的基本原理有较深刻的理解并激发学生学习化学的兴趣,值得我们实验教学教师深刻思考。本文的作者均全程参与了2011年秋季学期化学原理实验课的策划或教学,提出了精心制定教学计划、精炼实验内容、激发学生兴趣的教学理念,并采取了全天候开放实验室,学生随时来随时有教师指导的一对一的教学方式,注重教学效果,以期为今后化学原理实验的教学提供借鉴。
一、精心制定教学计划,精炼实验项目
化学原理实验涉及内容多,学时少,不可能在有限的时间内将所有的实验内容都涉及到,因此必须根据学时安排精心制定教学计划,精选实验项目,精简实验内容。化学原理实验没有固定的教材,根据拟定的教学大纲的要求我们精选了与人类生产生活活动密切相关的13个实验项目,根据重点和难点确定实验课时,学生可根据兴趣自选8个实验。无机实验安排的有:玻璃的加工操作(2学时)、硫酸铜的制备(3学时)、8-羟基喹啉的制备(3学时);有机实验安排的有:乙酸乙酯制备及折光率测定(6学时)、阿司匹林(乙酰水杨酸)的制备及熔点测定(6学时) 、菠菜提取色素及薄板层析(4学时)、阿司匹林的纯度测定(3学时);物理化学安排的实验有:乙酸乙酯分子量的测定(4学时)、不同水质及溶液电导率的测定(3学时)、旋光法测定蔗糖转化反应的速率常数(4学时);分析安排的实验有:水中耗氧量分析(3学时)、蛋壳含钙量测定(络合法)(3学时)、蛋白质测定(酸碱滴定法)(4学时)等。在试验项目设置上我们充分考虑了其所蕴含的化学原理,比如乙酸乙酯分子量的测定实验,它利用梅耶氏方法测定稍高于其沸点易挥发但不分解物质的分子量,可以让学生深入理解化学热力学部分理想气体状态方程pv=nRT,并与高中化学知识能很好的衔接。另外,设置的大部分实验项目与我们的生活紧密联系,让刚入学的大一新生感觉到化学就在身边,与我们的生活息息相关,并没有那么难,大大激发了学生学习化学的兴趣。
二、建立课前预习、课上操作与课下报告三级考评体系
为改变传统填鸭式的教学观念,注重调动和激发学生的学习积极性,我们将所有实验项目的讲义放在实验中心的网页上,要求和引导学生养成课前预习、课上操作和课下写实验报告的习惯,发挥其主观能动性。课前预习要求学生对将要作的实验内容、目的、原理、方法等做到心中有数,对实验的难点和关键步骤及注意事项提前知晓。针对不清楚不了解的问题上网或到图书馆查找答案,能自己解决的自己解决,通过努力仍未解决的问题留到实验课上解决。学生应事先认真仔细阅读实验内容和实验所涉及的附录内容(包括仪器的使用说明及相关步骤等),明确本次实验中采用的实验方法及仪器、实验条件和需要测定的物理量等,在了解和掌握的基础上认真写出实验预习报告。实验预习报告要求在实验课前准备好,上实验课时带来老师批阅;实验课是实验操作时间,要求学生详细、准确、实事求是地记录原始数据,并与教师讨论实验中的问题。课下对实验数据进行处理,找到导致误差的主要原因。结果讨论是实验报告中的重要一项,可以锻炼学生分析问题的能力。结果讨论包括对实验现象的分析解释、查阅文献的情况、对实验结果误差的定性分析或定量计算、实验的心得体会、做好实验的关键和对实验的改进意见等。三部分的分值比例设定为预习20%,操作50%,报告占30%。
三、激发学生兴趣,提高学习积极性
兴趣是创造性思维的源泉,是学生变被动学习为主动学习的动力,是创造一个愉悦的教学环境的主要途径。在教学中激发学生的学习兴趣,使枯燥难懂的化学原理变得生动有趣、易懂好学,是提高实验教学质量的关键。为了激发学生对化学原理实验的兴趣,活跃课堂气氛,在理论讲解部分适时穿插一些与我们的生活生产密切相关的现象的解释或者采取问题式引出的方式让学生思考。比如我们在进行不同水质电导率测定实验讲解的过程中可联系实际提出问题:大家知道我们喝的矿泉水、橙汁、可乐的电导率是多少吗?想知道我们今天就来测一测。为什么它们的电导率会有差别,都含有哪些物质?这些有趣问题的提出,使学生对这门实验课产生新奇感,感觉到化学原理并不只是枯燥的理论,能解决许多实际生产生活问题,是一门有用有趣的课程,有了这样的感受和认识,学生的学习积极性自然就提高了。
四、注重教学效果,及时总结和改进
这门课程结束后,我们对全班60名同学进行了不记名问卷调查,其中88.9%的同学认为本实验课程的实验项目设置的较好;其中88.9%的同学人为兴趣性实验的比例设置合理;教学方式上37.8%的学生更喜欢探索型的实验,老师尽量少规定条条框框,28.9%的同学认为最好几个人组成兴趣小组,自己制定实验路线,13.3%的学生认为老师最好少讲解;在化学实验类型上24.4%的同学喜欢探索型的,31.1的同学喜欢综合型的,既有基础部分又有仪器的训练;三分之一的同学喜欢制备型的,认为有成就感;仅有11.1%的同学喜欢验证型的;大家对化学实验的印象比较喜欢的有71.1%,认为对实验操作技能培养帮助程度较大的有三分之二;认为对提高思维、动手、组织能力有益处的占到84.4%,并且还评出了最受学生喜欢的实验:鸡蛋全分析。但是也提到了不同学科带教教师要求不一致,讲解过程中最好引入多媒体教学方式展示实验现象等激发学生兴趣,实验项目今后应根据具体的情况增减或更换,以满足学生对新知识的渴求,教材的编写与出版等问题,仍需广大教师加强沟通及时改进。
五、体会与思考
这次我们开设的化学原理实验与其它实验课最大的不同点在于实验室全天候开放,要求准备实验及带实验教师早八点到晚十点甚至周末时间都要在岗,学生预习准备好到实验室随时有教师指导,随时可以进行实验。化学原理实验课是针对理工科基础班开设的一门实验课,大部分学生较优秀,基础好,这就要求我们带教教师有较高的理论素养和水平。同时针对基础班学生的特点采取非一般的实验讲解教学方式,以问题引导引发学生自己思考和动手为主,包括试验方法路线的制定,教师少参与,起到辅助的作用即可。
建立合理完善的化学原理实验教学模式可以有效地提高这门课程的教学质量,使学生在有限的时间内掌握更多、更新的知识,巩固和加深对化学原理的理解,激发学生对化学实验的兴趣,提高学生对化学知识灵活应用的创新能力是化学原理实验课程的最终目的。
参考文献
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